斷路器控制回路分析與改進

樊新啟，谷 斌，王 迪，楊允巖

（深圳供電局有限公司，廣東 深圳518000）

0 引 言

變電站中的二次回路主要包括電流電壓回路、控制回路、信號回路、直流回路等，其中控制回路作為二次回路中的重要組成部分，具有控制變電站中斷路器以及隔離開關的分合作用，其回路的狀態直接關系到變電站的正常運行，所以對控制回路的完整性監視也顯得尤其重要［1］。

目前大部分變電站的控制回路完整性主要靠合閘回路中跳閘位置監視繼電器（TWJ）控制的常閉節點與跳閘回路中合閘位置監視繼電器（HWJ）控制的常閉節點串聯所組成的回路來監視。根據變電站的實際運行情況發現，監控后臺未報控制回路斷線信號，但是實際控制回路已經斷線，最終導致線路開關在合位并且重合閘在正常充電狀態下，線路發生故障后重合閘動作不成功的案例，所以目前這種控制回路斷線的原理對于控制回路完整性的監視還存在一定缺陷。

1 控制回路基本原理

目前大多數控制回路設計的基本原理如圖1所示，在合閘回路中串入開關的常閉輔助節點，在跳閘回路中串入開關的常開輔助節點。控制在回路正常的情況，當開關在跳位時，手動合上或者保護動作合上開關過程為：合閘回路中的開關常閉輔助接點在閉合狀態，整個合閘回路正常導通，合閘線圈勵磁合上開關后，合閘回路中開關常閉節點斷開，TWJ不勵磁，跳閘回路中的開關常開節點閉合，HWJ勵磁；當開關在合位時手動跳開或者保護跳開開關過程為：跳閘回路中的開關常開輔助接點在閉合狀態，整個跳閘回路正常導通，跳閘線圈勵磁跳開開關后，跳閘回路中開關常開節點斷開，HWJ不勵磁，合閘回路中的開關常閉節點閉合，TWJ勵磁。

圖1 控制回路原理圖

控制回路斷線的基本原理是根據TWJ和HWJ的狀態來判斷的，如圖2所示。在監控后臺報出控制回路斷線信號，考慮開關輔助節點和跳合閘線圈的故障，實際控制回路中的故障有兩種情況：一是當開關在合位時，合閘回路中TWJ不會勵磁，跳閘回路中開關常開輔助節點損壞或跳閘線圈燒壞導致跳閘回路中的HWJ不勵磁；二是當開關在跳位時，跳閘回路中HWJ不會勵磁，合閘回路中開關常閉輔助節點損壞或合閘線圈燒壞導致合閘回路中的TWJ不勵磁。但在整個控制回路設計未考慮以下兩種情況：一是當開關在合位時，跳閘回路無故障，但是合閘回路中合閘線圈燒壞；二是當開關在分位時，合閘回路無故障，但是跳閘回路中跳閘線圈燒壞，根據控制回路斷線的原理，這兩種缺陷都不能被及時發現，所以對于變電站的安全穩定運行埋下不少隱患［2］。

圖2 控制回路斷線原理圖

2 控制回路改進

針對控制回路存在的缺陷，在原來的控制回路中增加跳合閘線圈的監視回路，如圖3所示。在合閘回路中增加合閘線圈監視繼電器HQJ，連接在開關常閉輔助節點與合閘線圈之間。在分閘回路中增加分閘線圈監視繼電器TQJ，連接在開關常開輔助節點與跳閘線圈之間。

圖3 控制回路改進原理圖

從控制回路角度分析，當開關在分位時，對于分閘回路，HWJ不勵磁，如果跳閘回路跳閘線圈燒壞，TQJ不會勵磁，發出跳閘線圈故障信號，如果跳閘回路跳閘線圈正常，TQJ會勵磁，出跳閘線圈故障信號。對于合閘回路部分，有三種情況：一是合閘回路無故障，TWJ和HQJ正常勵磁，不會有控制回路斷線信號和合閘線圈故障信號；二是合閘回路中開關常閉輔助節點損壞，HQJ仍然勵磁，TWJ不勵磁，僅僅發出控制回路斷線信號；三是合閘回路中合閘線圈燒壞，TWJ和HQJ都不勵磁，發出控制回路斷線和合閘線圈故障信號。當開關在合位時，對于合閘回路，TWJ不勵磁，如果合閘回路合閘線圈燒壞，HQJ不會勵磁，發出合閘線圈故障信號，如果合閘回路合閘線圈正常，HQJ會勵磁，不發出合閘線圈故障信號。對于跳閘回路部分，也有三種情況：一是跳閘回路無故障，HWJ和TQJ正常勵磁，不會有控制回路斷線信號和跳閘線圈故障信號；二是跳閘回路中開關常開輔助節點損壞，TQJ仍然勵磁，HWJ不勵磁，僅僅發出控制回路斷線信號；三是跳閘回路中跳閘線圈燒壞，HWJ和TQJ都不勵磁，發出控制回路斷線和跳閘線圈故障信號［3］。從監控信息角度分析，具體異常信號分析見表1。

表1 故障信息表

3 控制回路改進后的優缺點

經過改進后的控制回路具有以下優點：一是跳閘線圈和合閘線圈的狀態一直處于被監視狀態，可以有效防止因合閘線圈燒壞導致的重合閘不成功情況發生，增強了繼電保護裝置動作的可靠性。二是不改變原來的跳合閘回路，僅僅在跳閘線圈和合閘線圈前增加監視繼電器，與其他改進方法相比減少了回路部分的工作量，減少了寄生的風險，如果監視繼電器參數選擇得當，長期帶電也不會影響跳合閘線圈的使用壽命，就如同開關長期在合位，跳閘回路中的HWJ長期在勵磁狀態一樣。三是根據監控后臺的故障信號，可準確判斷故障位置，例如開關在合位，后臺報出控制回路斷線和合閘線圈故障兩個異常信號，可以很快判斷是合閘線圈燒壞和跳閘回路開關常開節點損壞導致，有效減少缺陷查找時間。

但是改進后的控制回路具有的缺點是：一是在控制回路中增加了直接接通開關跳合閘線圈的回路，增加了保護誤動作的風險性。二是需要增加的信號數量較多，增加了監控和巡視的工作量。例如：保護裝置面板的跳合閘線圈故障監視信號、監控后臺的跳合閘線圈故障監視信號、調度端的跳合閘線圈故障監視信號等。

4 結束語

在控制回路中增加跳合閘線圈的監視繼電器，可以有效地監視其完整性，保證重合閘動作的有效性，與此同時，在查找故障時可以快速定位故障點，方便了運行維護人員，增加了電網的安全運行穩定性，提高了繼電保護控制回路部分的動作可靠性。